AurOrA, il robot “made in Germany” per la raccolta nei frutteti, con sensoristica Siko

Si chiama AurOrA – acronimo di  Autonomer Obstplantagenhelfer Altes Land, Ausilio autonomo per i frutteti dell’Altes Land – ed è un piccolo veicolo semovente che in futuro sarà in grado di circolare autonomamente nei frutteti, individuando e prelevando le casse piene di frutta per poi portarle a un punto di scarico definito, Per il personale addetto alla raccolta la sua introduzione equivarrà pertanto a un consistente alleggerimento delle mansioni monotone e faticose, con la possibilità di dedicarsi a compiti più impegnativi.

Lo spunto iniziale del progetto deriva dall’esperienza pratica: il frutticoltore Johann Schröder di Jork, nell’area dell’Altes Land a sud-ovest di Amburgo, si è rivolto alla Hochschule 21 di Buxtehude chiedendo supporto per lo sviluppo di un veicolo a funzionamento autonomo.

UN PROGETTO TEDESCO A PIÙ MANI, CON L’IMPORTANTE CONTRIBUTO DI SIKO

Il progetto è stato avviato nel febbraio 2020 in collaborazione con la PWH, un’azienda di Jork che produce macchine agricole, e ha goduto, tra gli altri, del contributo dello specialista di misure e sensori Siko GmbH  che si è mosso questa volta in un ambito diverso da quello per lui abituale delle applicazioni industriali.

Entrando nei dettagli Siko, oltre ad aver prestato una preziosa attività di consulenza in fase di progettazione, ha fornito due tipi di encoder atti a svolgere due importanti mansioni di misurazione: la rilevazione dell’angolo di sterzata e della posizione del caricatore.  

DAL COMPONENTISTA DI BUCHENBACH ENCODER ROBUSTI PER CONDIZIONI AMBIENTALI IMPEGNATIVE

Tra i requisiti dei sensori che devono operare in un contesto agricolo ci sono innanzi tutto la robustezza e la resistenza alle alle aspre condizioni ambientali outdoor (fango, polvere, pioggia, forte irradiazione solare, irregolarità del terreno), e I componenti del sistema modulare di sensori PURE.MOBILE di SIKO sono particolarmente adatti all’impiego in macchine mobili operanti in condizioni ambientali avverse.

Nella parte posteriore del veicolo è installata una doppia ruota che può girare e genera in tal modo la sterzata. L’angolo di sterzata viene rilevato dall’encoder magnetico WV5800M e poi elaborato e inviato al sistema di controllo. L’encoder in questione è multigiro, capace di rilevare in modo assoluto anche più rotazioni. Qualora la tensione subisse un’interruzione, ad esempio a causa delle batterie scariche, l’angolo di sterzata precedentemente impostato non andrebbe perduto. Senza encoder assoluto, all’atto del riavvio del veicolo l’angolo di sterzata sarebbe erroneamente definito come un angolo di zero gradi.

ELEVATA PRECISIONE E AFFIDABILITÀ

Il team di progetto ha apprezzato anche l’elevata precisione e affidabilità dell’encoder grazie al quale il veicolo adegua sempre l’angolo di sterzata in modo tale da poter effettuare il percorso definito senza che si verifichino anomalie e senza eccessive tolleranze.

ANCORA PIÙ SICUREZZA NEI VEICOLI FUTURI

Per conseguire un livello di sicurezza ancora maggiore anche nell’interazione con le persone che lavorano nei frutteti, e per escludere in modo affidabile eventuali guasti, nei veicoli futuri sarà impiegata la variante di sicurezza dell’encoder WV58MR con rilevamento ridondante della posizione.

La marcia in più dei modelli SIKO: i due encoder hanno una struttura identica e in caso di sostituzione non richiedono quindi nessuna modifica meccanica dell’applicazione. Per il rilevamento dell’angolo di sterzata è stata inoltre adottata un’interfaccia CANopen che consente di utilizzare il maggior numero possibile di componenti elettronici standardizzati, velocemente sostituibili e integrabili nel sistema bus.

SENSORI DI POSIZIONE PER I “FLIPPER”

Il secondo encoder SIKO AH25S per AurOrA è ancora più piccolo e compatto, ma non per questo meno robusto. si tratta di un encoder monogiro che controlla la posizione dei caricatori delle casse, i cosiddetti flipper.

La cassa piena di frutta viene sollevata facendo presa in quattro punti ad opera di altrettanti flipper. Quando il robot passa sopra la cassa, questa sfiora i flipper caricati a molla i quali oscillano lateralmente e poi si ripiegano automaticamente, andando a trovarsi sotto i quattro angoli della cassa da prelevare.

Per un trasporto sicuro delle casse è necessario conoscere la posizione dei singoli flipper. Lo spazio di installazione molto limitato ha reso necessario un encoder miniaturizzato che potesse essere utilizzato direttamente in loco senza bisogno di uno speciale supporto. In questo caso è sufficiente un encoder analogico in quanto le informazioni sui dati sono meno critiche rispetto a quelle del sensore dell’angolo di sterzata.

RAGGIUNTO IL SECONDO TRAGUARDO: IL ROBOT SI MUOVE IN AUTONOMIA

Il progetto AurOra, che  è finanziato dal programma di sostegno ZIM del Ministero dell’Economia tedesco, si trova attualmente nella terza fase di pianificazione dopo aver raggiunto il secondo traguardo: il robot può già muoversi con ampia autonomia nel frutteto.

Ora si sta lavorando sul fronte della prevenzione delle collisioni e del riconoscimento del terreno, ad esempio quello fangoso, per evitare che le ruote girino su se stesse e che il veicolo rimanga bloccato o venga deviato in un fosso. Il terzo traguardo consisterà nell’effettivo prelievo e successivo trasporto della cassa di frutta.

UN AUSILIO PER IL RACCOLTO CON UN REALE VALORE AGGIUNTO

In un progetto di sviluppo di questo tipo è necessario che molti piccoli ingranaggi si innestino l’uno nell’altro per trasformare un’idea vaga in un prodotto tecnicamente impeccabile che, in prospettiva futura, sia utilizzabile in numerosi frutteti con un rapporto costi-benefici equilibrato.

Per poter offrire alle aziende agricole un reale valore aggiunto, è allo studio l’impiego di AurOrA anche per ulteriori mansioni quali la pacciamatura e la falciatura o come supporto per la ripiantumazione di alberi. Ciò ne consentirebbe un utilizzo efficiente lungo quasi tutto l’arco dell’anno e non limitato alla sola stagione del raccolto.

Fonte: SIKO